NO332020B1

NO332020B1 - Non-recyclable gasket or bridge plug made of mainly non-metallic material for a downhole pipe part

Info

Publication number: NO332020B1
Application number: NO19992241A
Authority: NO
Inventors: Yusheng Yuan; Michael E Mcmahan; Dennis E Kroll
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 1998-05-08
Filing date: 1999-05-07
Publication date: 2012-05-29
Also published as: CA2270759C; NO992241D0; NO332088B1; NO20024607D0; GB2337064A; NO20024607L; CA2270759A1; NO20024606L; AU2690299A; NO20024606D0; GB2337064B; US6167963B1; NO992241L; NO326340B1; GB9910228D0

Abstract

En kompositt-pakning eller broplugg (P) er vist. Konstruksjonen oppviser komponenter som alle hovedsakelig er ikke-metalliske. Konstruksjonen muliggjør gjenvinning av setteverktøyets (10) metalliske komponenter etter at bropluggen er satt. Kilene (20) omfatter plane flater med motsvarende plane flater på konusene (28) som strekker seg til en ende av konusene og føringer for kilene for å lette korrekt kilebevegelse til inngrep med brønnboringen: En låsering (48) hviler på den ikke-metalliske stamme (16) og sikrer settegrepet, ved bruk av en gjenge (52) av sagtanntype for inngrep med stammelegemet. Det er vist alternative konstruksjoner for å støtte tetningselementene (94) for å hindre utpressing. Ifølge en konstruksjon blir delte ringer (98,100) sammentrykket slik at de vokser i radialdimensjon for å virke som utpressingssperrer. Ifølge en annen konstruksjon blir avsmalnende rillede ringer (102, 104) rotasjonsmessig fastlåst mot hverandre og aksialt sammentrykket slik at de bøyes til kontakt med brønnboringen for å virke som ut- pressingssperrer. Aksial bevegelse for å oppnå en utpressingssperre minimeres. Kilen (20) er laget av en kohesiv komponent og atskilt fra hverandre ved fremføring i forhold til konusen. Stammer hos forskjellige plugger kan sammenlåses for å lette utfresing i flerpluggs-installasjoner.A composite gasket or bridge plug (P) is shown. The structure exhibits components which are all essentially non-metallic. The construction allows the recovery of the metallic components of the setting tool (10) after the bridge plug is inserted. The wedges (20) comprise planar surfaces with corresponding planar surfaces on the cones (28) extending to one end of the cones and guides for the wedges to facilitate proper wedge movement for engagement with the wellbore: A locking ring (48) rests on the non-metallic stem (16) and secures the set grip, using a sawtooth (52) threaded type for engagement with the stem body. Alternative constructions for supporting the sealing elements (94) are shown to prevent extortion. According to one construction, split rings (98,100) are compressed to grow in radial dimension to act as extruder barriers. According to another construction, tapered grooved rings (102, 104) are rotationally locked against each other and axially compressed so as to bend into contact with the wellbore to act as extruder barriers. Axial movement to achieve an extortion bar is minimized. The wedge (20) is made of a cohesive component and separated from one another by advance relative to the cone. Strains of different plugs can be interlocked to facilitate milling in multi-plug installations.

Description

Denne oppfinnelse angår brønnpakninger og broplugger som inneholder hovedsakelig ikke-metalliske komponenter, slik at pakningen eller plugg-konstruksjonen lett kan bores ut. This invention relates to well packings and bridge plugs which contain mainly non-metallic components, so that the packing or plug construction can be easily drilled out.

US 3976133 omtaler en broplugg med en låsedel med en gripeflate som har tenner som trenger inn i en metallstamme. US 3976133 discloses a bridge plug with a locking part with a gripping surface having teeth which penetrate a metal stem.

US 3976134 omhandler en brønnpakning av typen som har en spindel, elastiske pakningselementer og mekaniske gripemidler på spindelen for inngrep med et foringsrør og som videre er aktuerbare med teleskopisk kompresjon av pakningskomponentene på spindelen. US 3976134 deals with a well packing of the type which has a spindle, elastic packing elements and mechanical gripping means on the spindle for engagement with a casing and which are further actuated by telescopic compression of the packing components on the spindle.

I mange tilfeller der en pakning eller broplugg skal benyttes, vil det før eller senere bli behov for fjerning av pluggen. Pakninger eller plugger som hovedsakelig er laget av metalliske del-konstruksjoner som omfatter elastiske tetninger, som sammentrykkes på tettende måte i brønnboringen, krever generelt lang tid for å bores eller freses ut. Følgelig er det tidligere oppstått et behov for å konstruere en pakning av materialer som lettere lar seg bore ut enn de tradisjonelle, metalliske konstruksjonskomponenter og broplugger. Følgelig er det blitt laget broplugger med stammer av tre og sidebelter av metall, som vist i US-patent 1,684,266. Andre konstruksjoner har omfattet ikke-metalliske stammer og/eller kilebelter. Disse konstruksjoner er vist i US-patenter 5,224,540; 5,390,737; 5,540,279; 5,271,468; og 5,701,959. Andre konstruksjoner har ganske enkelt oppvist mykere materialer eller andre konstruksjonskomponenter, slik at hele pakningen eller bropluggen blir lett å bore ut. Disse pakninger omfatter de som er vist i US-patenter 2,589,506; 4,151,875; og 4,708,202. Dessuten er skraperplugger som hovedsakelig ble brukt ved sementering, blitt laget av ikke-metalliske materialer for å lette hurtig utboring. Et eksempel på en ikke-roterende plugg av denne art er vist i US-patent 4,858,687. In many cases where a gasket or bridge plug is to be used, sooner or later it will be necessary to remove the plug. Gaskets or plugs which are mainly made of metallic sub-structures comprising elastic seals, which are compressed in a sealing manner in the wellbore, generally require a long time to be drilled or milled out. Consequently, there has previously arisen a need to construct a packing of materials that can be drilled out more easily than the traditional, metallic construction components and bridge plugs. Accordingly, bridge plugs have been made with stems of wood and side belts of metal, as shown in US Patent 1,684,266. Other designs have included non-metallic stems and/or V-belts. These constructions are shown in US Patents 5,224,540; 5,390,737; 5,540,279; 5,271,468; and 5,701,959. Other designs have simply featured softer materials or other structural components so that the entire gasket or bridge plug is easily drilled out. These gaskets include those shown in US Patents 2,589,506; 4,151,875; and 4,708,202. Also, scraper plugs that were mainly used in cementing have been made of non-metallic materials to facilitate rapid drilling. An example of a non-rotating plug of this nature is shown in US Patent 4,858,687.

Når man prøver å bruke så få metalliske komponenter som mulig i en pakning eller broplugg, oppstår det problemer som normalt ikke er aktuelle ved konstruksjon av pakninger som hovedsakelig består av metall. Én av disse vanskelighe-ter er mekanismen som virker til å fastholde settegrepet når pakningen eller bropluggen er satt. Følgelig er et av formålene med foreliggende oppfinnelse å forenkle låsemekanismen for en pakning eller broplugg som har hovedsakelig ikke-metalliske komponenter. Et annet problem med sammensatte broplugger el ler pakninger, er å beskytte mot utpressing av tetningselementet ved bruk av så få komponenter som mulig, men likevel gi tilstrekkelig konstruksjonsstyrke på hver side av elementet for å fastholde det i riktig satt stilling uten vesentlig utpressing som følge av trykkforskjell. Følgelig er et annet formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en enkel, funksjonell konstruksjon som vil minimere relativ aksial bevegelse som er nødvendig for å aktivere støtteenhetene som fastholder tetningselementet mot utpressing. Føringssystemer for kilebelter er et viktig trekk i en kompositt-pakning, og ett av formålene med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et forbedret system forføring av kilebeltene fra den inntrukne til den satte stilling. Kompositt-pakninger vil fremdeles bli kjørt inn i brønnen på et sette-verktøy som er metallisk. Ett av formålene med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en konstruksjon som fjerner komponentene i setteverktøyet som bli igjen bak kjente konstruksjoner som følge av setting av en kompositt-pakning. Følgelig er formålet å gjenvinne metallkomponenter i setteverktøyet etter setting, slik at etterfølgende fresing ikke vil bli forlenget ved å måtte frese gjennom den gjenværende komponent av setteverktøyet etter at pakningen eller bropluggen er satt. When trying to use as few metallic components as possible in a gasket or bridge plug, problems arise that are not normally present in the construction of gaskets that consist mainly of metal. One of these difficulties is the mechanism that acts to maintain the setting grip when the gasket or bridge plug is set. Accordingly, one of the objects of the present invention is to simplify the locking mechanism for a gasket or bridge plug having mainly non-metallic components. Another problem with compound bridge plugs or other gaskets is to protect against extrusion of the sealing element by using as few components as possible, but still provide sufficient structural strength on each side of the element to retain it in the correct position without significant extrusion as a result of pressure difference. Accordingly, another object of the present invention is to provide a simple, functional construction which will minimize relative axial movement necessary to activate the support units which retain the sealing member against extrusion. Guide systems for V-belts are an important feature of a composite package, and one of the purposes of the present invention is to provide an improved system for guiding the V-belts from the retracted to the set position. Composite packings will still be driven into the well on a setting tool that is metallic. One of the purposes of the present invention is to provide a construction that removes the components in the setting tool that remain behind known constructions as a result of setting a composite gasket. Accordingly, the purpose is to recover metal components in the setting tool after setting, so that subsequent milling will not be prolonged by having to mill through the remaining component of the setting tool after the gasket or bridge plug is set.

Ifølge et annet formål ved foreliggende oppfinnelse har hver av kompositt-pluggene en clutch-innretning eller en forlenget flik på i det minste toppen eller bunnen. Når det således er flere kompositt-broplugger som er satt i brønnboringen og de må bores ut, kan de skyves mot hverandre for å fastlåse for å lette fresingen av den øverste pakningen eller bropluggen, mens den fastholdes til en nedre plugg som fremdeles er satt. Disse og andre trekk vil fremgå for fagmenn på området utfra nedenstående beskrivelse av den foretrukne utføringsform. According to another object of the present invention, each of the composite plugs has a clutch device or an extended tab on at least the top or bottom. Thus, when there are multiple composite bridge plugs set in the wellbore and they need to be drilled out, they can be pushed against each other to lock to facilitate milling of the top packing or bridge plug, while retaining it to a lower plug that is still set. These and other features will be apparent to experts in the field from the following description of the preferred embodiment.

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en ikke-gjenvinnbar pakning eller broplugg av hovedsakelig ikke-metallisk materiale for en nedihullsrørdel, som i kombinasjon omfatter: en ikke-metallisk stamme med en ytterflate; et tetningselement; minst én kile som er bevegelig på minst én konus mellom en inntrukket og en satt posisjon; kjennetegnet ved at den ikke-gjenvinnbare pakning eller broplugg videre omfatter: en låsedel innrettet til å fastholde kilen i den satte posisjon med tetningselementet sammentrykket mot rørdelen; idet låsedelen omfatter en gripeflate som forskyves i forhold til stammen i en første retning når kilen settes og elementet sammentrykkes, og deretter trenger inn i stammens ytterflate for å fastholde kilen i en satt posisjon og elementet i en sammentrykket posisjon. The objects of the present invention are achieved by a non-recyclable packing or bridge plug of mainly non-metallic material for a downhole pipe member, which in combination comprises: a non-metallic stem with an outer surface; a sealing element; at least one wedge movable on at least one taper between a retracted and a set position; characterized in that the non-recyclable gasket or bridge plug further comprises: a locking part adapted to retain the wedge in the set position with the sealing element compressed against the pipe part; in that the locking part comprises a gripping surface which is displaced in relation to the stem in a first direction when the wedge is set and the element is compressed, and then penetrates the outer surface of the stem to retain the wedge in a set position and the element in a compressed position.

Foretrukne utførelsesformer av pakningen er videre utdypet i kravene 2 til og med 9. Preferred embodiments of the packing are further elaborated in claims 2 to 9 inclusive.

Det er vist en kompositt-pakning eller broplugg. Konstruksjonen oppviser hovedsakelig bare ikke-metalliske komponenter. Konstruksjonen gjør det mulig å gjenvinne setteverktøyets metalliske komponenter etter at bropluggene er satt. Kilebeltet inneholder flater med motsvarende flater på konusene som strekker seg til en ende av konusene og danner føringer for kilebeltene for å lette riktig kilebel-te-bevegelse til inngrep med brønnboringen. En låsering forskyves på den ikke-metalliske stamme og fastlåser settingen, ved bruk av en gjenge av sagtann-typen for inngrep med stammelegemet. Det er avslørt alternative konstruksjoner for støt-te for tetningselementene for å hindre utpressing. I en konstruksjon blir delte ringer aksialt komprimert slik at de vokser i radial dimensjon for å virke som utpressingssperrer. I en annen konstruksjon blir avsmalnende, rillede ringer rotasjonsmessig fastlåst mot hverandre og aksialt sammentrykt slik at de bøyes til kontakt med brønnboringen for å virke som utpressingssperrer. Aksial bevegelse for å oppnå en utpressingssperre minimeres. Kilebeltene er laget av en kohesiv komponent og separat fra hverandre ved fremføring i forhold til konusen. Stammer av forskjellige plugger kan låse sammen ende mot ende for å lette utfresing i flerpluggs-installasjoner. A composite gasket or bridge plug is shown. The construction mainly exhibits only non-metallic components. The construction makes it possible to recover the metallic components of the setting tool after the bridge plugs have been set. The V-belt contains surfaces with corresponding surfaces on the cones which extend to one end of the cones and form guides for the V-belts to facilitate proper V-belt movement for engagement with the wellbore. A locking ring slides onto the non-metallic stem and locks the setting, using a sawtooth type thread for engagement with the stem body. Alternative constructions have been disclosed for supporting the sealing elements to prevent extrusion. In one construction, split rings are axially compressed so that they grow in radial dimension to act as squeeze bars. In another construction, tapered, grooved rings are rotationally locked against each other and axially compressed so that they are bent into contact with the wellbore to act as blowout stops. Axial movement to achieve an extortion lock is minimized. The V-belts are made of a cohesive component and separate from each other when advanced relative to the cone. Stems of different plugs can interlock end to end to facilitate routing in multi-plug installations.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene hvor: fig. 1 a-c viser den foretrukne utføringsform av kompositt-pakningen ifølge foreliggende oppfinnelse, In the following, the invention will be described in more detail with reference to the drawings where: fig. 1 a-c show the preferred embodiment of the composite package according to the present invention,

fig. 2 er et perspektivriss av konusen som styrer kilene. fig. 2 is a perspective view of the cone that guides the wedges.

fig. 3 er et snitt gjennom kilebeltet, som viser alle kilene fastholdt til hverandre, fig. 3 is a section through the V-belt, showing all the wedges secured to each other,

fig. 4 er et riss av fig. 3, som viser kileringen i enderiss, fig. 4 is a view of fig. 3, showing the wedge ring in end view,

fig. 5 er et snitt gjennom låseringen, fig. 5 is a section through the locking ring,

fig. 6 viser en detalj av inngrepsgjengen på låseringen i inngrep med stammen, fig. 6 shows a detail of the engagement thread on the locking ring in engagement with the stem,

fig. 7, 8 og 9 er snitt gjennom en sammenstilling av ringer som virker som støtte og hindrer utpressing av tetningselementet med ringen ifølge fig. 7 nærmest tetningselementet, fig.8 mellom fig. 7 og 9 når fullt sammenstilt, som vist i fig. 1b, fig. 7, 8 and 9 are sections through an assembly of rings which act as a support and prevent the sealing element from being pressed out with the ring according to fig. 7 closest to the sealing element, fig. 8 between fig. 7 and 9 when fully assembled, as shown in fig. 1b,

fig. 10 og 11 er henholdsvis snitt og enderiss av en alternativ utføringsform som foretrekkes for tetningselement-støttesammenstillingen, og viser anvendelse av slissede, avfasede ringer, fig. 10 and 11 are cross-sections and end views, respectively, of an alternative embodiment preferred for the sealing element-support assembly, showing the use of slotted, chamfered rings,

fig. 12 viser, i to forskjellige stillinger, de overlappende ringer som er rillet og rotasjonsmessig fastlåst i innkjøringsstillingen og settestillingen, og fig. 12 shows, in two different positions, the overlapping rings which are grooved and rotationally locked in the run-in position and the set position, and

fig. 13 er risset ifølge fig. 12, sett som sideriss. fig. 13 is drawn according to fig. 12, seen as a side view.

Pakningen eller bropluggen, som vil bli betegnet som pluggen P, er vist i sammenstillingstegningen, fig. 1a-c, et kjent setteverktøy 10 som kan være en metall-konstruksjon. Setteverktøyet 10 omfatter en settehylse 12 som hviler på avstandsskive 14. Avstandsskiven 14 er fortrinnsvis laget av glassfiber/epoksy-laminat. Stammen 16, som fortrinnsvis er laget av laminert glassfiberduk eller filament viklet med høytemperatur-epoksyharpiks, støtter kile-støpestykket 18. Støpestykket 18 er fortrinnsvis av glass-forsterket fenol-pressmasse så som Fiberite® FM 8130E. Kile-støpestykket 18 er vist mer detaljert i fig. 3 og 4. Som det fremgår av fig. 3 og 4, er kile-støpestykket 18 en enhetlig ring som oppviser enkelt-kiler 20 som sammenholdes ved hjelp av fliker 22. Hver av kilene 20 har et plant parti 24 som forskyves på en plan flate 26 på konusen 28 vist i fig. 2. Konusen 28 har et antall føringer 30 som styrer kanter så som 32 og 34, som vist i fig. 3, og er laget av filamentviklet eller laminert epoksyduk. I fig. 1 b og 1c er kile-støpestykket 18 i den nedre stilling mens kile-støpestykket 36 er motsatt orientert i den øvre stilling. Stammen 16 har en skulder 38 som bærer kile-støpestykket 18. Konusen 28 er vist den nedre stilling nær kile-støpestykket 18, mens konusen 40 er i den øvre stilling nær kile-støpestykket 36. Konusene 28 og 40 er identiske, men montert i motsatte retninger. Kile-støpestykkene 18 og 36 er også identiske, men montert i motsatte retninger. The gasket or bridge plug, which will be designated as the plug P, is shown in the assembly drawing, fig. 1a-c, a known setting tool 10 which may be of metal construction. The setting tool 10 comprises a setting sleeve 12 which rests on a spacer disc 14. The spacer disc 14 is preferably made of glass fibre/epoxy laminate. The stem 16, which is preferably made of laminated glass fiber cloth or filament wound with high temperature epoxy resin, supports the wedge casting 18. The casting 18 is preferably of glass-reinforced phenolic molding compound such as Fiberite® FM 8130E. The wedge casting 18 is shown in more detail in fig. 3 and 4. As can be seen from fig. 3 and 4, the wedge casting 18 is a unitary ring having individual wedges 20 held together by means of tabs 22. Each of the wedges 20 has a planar portion 24 which slides on a flat surface 26 on the cone 28 shown in fig. 2. The cone 28 has a number of guides 30 which guide edges such as 32 and 34, as shown in fig. 3, and is made of filament-wound or laminated epoxy fabric. In fig. 1b and 1c, the wedge casting 18 is in the lower position, while the wedge casting 36 is oppositely oriented in the upper position. The stem 16 has a shoulder 38 which carries the wedge casting 18. The cone 28 is shown in the lower position near the wedge casting 18, while the cone 40 is in the upper position near the wedge casting 36. The cones 28 and 40 are identical, but mounted in opposite directions. The wedge castings 18 and 36 are also identical, but mounted in opposite directions.

Som vist i fig. 3, omfatter hvert kile-støpestykke 18 og 36 innsatser 42 som fortrinnsvis er av en serratert konstruksjon, som vist i fig. 3, og laget av et hardt As shown in fig. 3, each wedge casting 18 and 36 comprises inserts 42 which are preferably of a serrated construction, as shown in fig. 3, and made of a hard

karbonstål. Alternative metaller eller ikke-metaller kan være innført som innsatsen 42 uten å avvike fra oppfinnelsestanken. Hver innsats 42 som opptrer på hver kile 20, har serrateringer 44 som gir bedre inngrep i foringsrøret når pluggen P settes. carbon steel. Alternative metals or non-metals may be introduced as the insert 42 without deviating from the inventive idea. Each insert 42 that appears on each wedge 20 has serrations 44 which provide better engagement in the casing when the plug P is inserted.

Fagmenn på området vil innse at alle flikene 22, vist i fig. 4, vil briste når kile-støpestykket 18 eller 36 fremføres på sin respektive konus 28 eller 40, fordi kilene 20 vil beveges bort fra hverandre og radialt utad når de skråstilles med flatene 24 som forskyves på flatene 26. Ved å utføre kile-støpestykket 18 i et enkelt stykke, lar det seg lettere fremstille. Dessuten foretrekkes konstruksjonen fremfor å bruke enkeltkiler og holde dem i stilling ved hjelp av en båndfjær slik som ifølge teknik-kens stilling. Bruken av fliker så som 22 fikserer stillingen til alle kilene i forhold til hverandre, og letter montering av pluggen P for innkjøring. Those skilled in the art will recognize that all of the tabs 22, shown in FIG. 4, will rupture when the wedge casting 18 or 36 is advanced on its respective taper 28 or 40, because the wedges 20 will be moved away from each other and radially outward as they are inclined with the faces 24 which are displaced on the faces 26. By performing the wedge casting 18 in a single piece, it can be manufactured more easily. Moreover, the construction is preferred to using individual wedges and holding them in position with the help of a band spring as according to the state of the art. The use of tabs such as 22 fixes the position of all the wedges in relation to each other, and facilitates installation of the plug P for drive-in.

Idet det igjen vises til fig. 1a-c, blir en låsering 48, som fortrinnsvis er laget aluminium med en maksimal flytegrense på 35000 psi (1 psi = 6,89 kPa), blir fastholdt ved hjelp av en hylse 50 som kan være av samme materiale som låseringen 48 eller en ikke-metallisk komponent, så som materialet som benyttes for stammen 16. De særegne trekk ved låseringen 48 og dens samvirkning med stammen Referring again to fig. 1a-c, a snap ring 48, which is preferably made of aluminum with a maximum yield strength of 35,000 psi (1 psi = 6.89 kPa), is retained by a sleeve 50 which may be of the same material as the snap ring 48 or a non-metallic component, such as the material used for the stem 16. The distinctive features of the locking ring 48 and its interaction with the stem

16 fremgår bedre av fig. 5 og 6. Låseringen 48 er delt i lengderetningen og har 16 can be seen better from fig. 5 and 6. The locking ring 48 is divided in the longitudinal direction and has

en innvendig serratering, fortrinnsvis i form av en sagtann-gjenge 52. Det foretrekkes en forholdsvis lang stigning i størrelsesorden minst ca. 8 gjenger pr. tomme (1 tomme = 25,4 mm). Profilen til gjengen som er maskineri inn i ringen er vist i fig. 6. Det foretrekkes dessuten at den delte låseringens 48 innvendige diameter, som gitt ved dimensjonen mellom motsatte rygger 54, er noe mindre enn diameteren til stammen 16 som låseringen 48 er montert på, slik at låseringen 48, i montert stilling i hylsen 50, utsettes for en forspenning på ca. 200-500 psi (1 psi = 6,89 kPa). Detaljene ved sagtanngjengen 52 fremgår av fig. 6. Fra ryggen 54 strekker det seg fortrinnsvis en flate 56 som fortrinnsvis er vinkelrett på flaten 58. Flaten 58 er parallell med lengdeaksen 60. Flaten 62 skråner fortrinnsvis ca. 20°. Ryggpunktet 54 defineres av flatene, henholdsvis 56 og 62, og flatens 56 lengde er lik ryggens 54 dybde, som angir den maksimale inntrengning av ryggen 54 inn i stammen 16 når pluggen P er satt. Flatens 56 foretrukne lengde er i størrelsesorden ca. 0,38-0,51 mm for en plugg som skal passe gjennom en åpning med 89 mm ytterdiame-ter. an internal serration, preferably in the form of a sawtooth thread 52. A relatively long pitch of at least approx. 8 threads per inch (1 inch = 25.4 mm). The profile of the thread which is machined into the ring is shown in fig. 6. It is also preferred that the internal diameter of the split locking ring 48, as given by the dimension between opposite ridges 54, is somewhat smaller than the diameter of the stem 16 on which the locking ring 48 is mounted, so that the locking ring 48, in the mounted position in the sleeve 50, is exposed for a bias of approx. 200-500 psi (1 psi = 6.89 kPa). The details of the sawtooth thread 52 appear in fig. 6. From the ridge 54 there is preferably a surface 56 that is preferably perpendicular to the surface 58. The surface 58 is parallel to the longitudinal axis 60. The surface 62 preferably slopes approx. 20°. The ridge point 54 is defined by the surfaces, respectively 56 and 62, and the length of the surface 56 is equal to the depth of the ridge 54, which indicates the maximum penetration of the ridge 54 into the stem 16 when the plug P is set. The preferred length of the flat 56 is in the order of approx. 0.38-0.51 mm for a plug to fit through an opening with an 89 mm outer diameter.

Det fremgår av fig. b at serrateringen eller gjengen 52 hviler på en glatt eller jevn flate 64 på stammen 16 og trenger gjennom flaten 64 for å holde grepet. It appears from fig. b that the serration or thread 52 rests on a smooth or even surface 64 on the stem 16 and penetrates the surface 64 to maintain the grip.

Idet det igjen vises til setteverktøyet 10, finnes der en øvre strekkstamme 66 som er forbundet med en strekk-stammehylse 68. En utløsningstapp 70 forbin- der den øvre strekk-stammen 66 med den nedre strekk-stammen 72. En øvre hylse 74 er festet til stammen 16. Den øvre hylse 74 er fortrinnsvis laget av laminert glassfiberduk med høytemperatur-epoksy eller filamentviklet glassfiber med høy-temperatur epoksy. Den er festet til stammen 16 ved hjelp av høytemperatur-klebemiddel og bruddpinner 76 som fortrinnsvis er glassfiberstang. De samme pinner som holder den øvre hylse 74 tilbakeholder også pluggen 78 for avtetting av boringen 80 i stammen 16. Pluggen 80 kan blåses klar ved å bryte pinnene 76 for utligning av pluggen P før den utfreses. Alternativt kan pluggen 80 ganske enkelt bores ut for utligning av pluggen P. Pluggen 78 er fortrinnsvis laget av karbon-fylt PEEK eller andre armerte komposittmaterialer og er festet i stammens 16 bo-ring 80 på en tett måte på grunn av ringer 82 og 84. Den nedre strekkstamme 72 er forbundet med låsefingre 86 som fastholdes ved hjelp av strekk-stammehylsen 68 i stillingen vist i fig. 1 b. Den nedre strekkdoren 72 holdes således fast til den øvre hylse 74 når låsefingrene 86 er fastholdt til den øvre hylse 74. Låsefingrene Referring again to the setting tool 10, there is an upper tension stem 66 which is connected to a tension stem sleeve 68. A release pin 70 connects the upper tension stem 66 to the lower tension stem 72. An upper sleeve 74 is attached to the stem 16. The upper sleeve 74 is preferably made of laminated glass fiber cloth with high temperature epoxy or filament wound glass fiber with high temperature epoxy. It is attached to the stem 16 by means of high-temperature adhesive and break pins 76 which are preferably fiberglass rods. The same pins that hold the upper sleeve 74 also retain the plug 78 for sealing the bore 80 in the stem 16. The plug 80 can be blown clear by breaking the pins 76 for leveling the plug P before it is milled out. Alternatively, the plug 80 can simply be drilled out to offset the plug P. The plug 78 is preferably made of carbon-filled PEEK or other reinforced composite materials and is secured in the bore ring 80 of the stem 16 in a tight manner by means of rings 82 and 84. The lower tension stem 72 is connected to locking fingers 86 which are retained by means of the tension stem sleeve 68 in the position shown in fig. 1 b. The lower tension mandrel 72 is thus held firmly to the upper sleeve 74 when the locking fingers 86 are held to the upper sleeve 74. The locking fingers

86 frigjøres fra hylsen 74 for å tillate opptrekking av setteverktøyet 10. Når sette-verktøyet 10 arbeider, utøves en strekkraft på utløsningstappen 70, som bringer den til å briste ved det nedbøyde parti 88. Samtidig hviler settehylsen 12 på avstandsskiven 14 med det sluttresultat at pakningen settes på grunn av relativ bevegelse. I løpet av denne operasjon, brister utløsningstappen 70 og tillater derved opptrekking av setteverktøyet 10. Oppadbevegelse på setteverktøyet 10 bringer 86 is released from the sleeve 74 to permit withdrawal of the setting tool 10. As the setting tool 10 operates, a tensile force is exerted on the release pin 70, which causes it to rupture at the bent portion 88. At the same time, the setting sleeve 12 rests on the spacer disc 14 with the end result that the gasket is set due to relative movement. In the course of this operation, the release pin 70 ruptures and thereby allows retraction of the setting tool 10. Upward movement of the setting tool 10 brings

skulderen 90 på strekk-stammehylsen 68 til anlegg mot skulderen 92 på den nedre strekkstammen 72, for opptrekking av den nedre strekkstammen 72 og det parti av utløsningstappen 70 som er festet til den. Følgelig er en av fordelene ved foreliggende oppfinnelse at setteverktøyets metalliske partier trekkes opp fra over pluggen P når setteverktøyet 10 fjernes etter setting. I motsetning til kjente konstruksjoner som etterlot setteverktøyets metalliske komponenter over den ikke-metalliske pakning eller plugg som følge av setting av en slik anordning. the shoulder 90 of the tension stem sleeve 68 to bear against the shoulder 92 of the lower tension stem 72, for pulling up the lower tension stem 72 and the part of the release pin 70 which is attached to it. Consequently, one of the advantages of the present invention is that the metallic parts of the setting tool are pulled up from above the plug P when the setting tool 10 is removed after setting. In contrast to known designs which left the setting tool's metallic components over the non-metallic gasket or plug as a result of setting such a device.

Idet det nå vises til fig. 1b og c er det vist et tetningselement 94 som fastholdes ved hjelp av en utpressingshindrende enhet som omfatter en avfaset pak-ningselement-holderring 96 som er bedre vist i fig. 7. Det er en fullstendig ring og den har fortrinnsvis ingen langsgående oppsplitting. Bak holderringen 96, som fortrinnsvis er laget et fenolkomposittmateriale som kalles for Resinoid 1382, er det anordnet en pakningsring 98, som vist i fig. 8. Denne ringen er splittet i leng deretningen og er formet slik at den opptar konusringen 100 på en sammenpas-sende måte, som vist i fig. 9. Pakningsringen 98 og konusringen 100 er fortrinnsvis laget av Amodel 1001 HS, et kvalitets-termoplastmateriale. De langsgående splittene i pakningsringen 98 og konusringen 100 er innbyrdes forskjøvet. Under relativ sammentrykking i lengderetningen, f.eks. når setteverktøyet aktiveres, vil således avstandsskiven 14 beveges nærmere skulderen 38. Denne langsgående sammentrykking radialt ekspanderer pakningsringen 98 og konusringen 100 slik at de kan nå foringsrøret og beskytte mot utpressing av elementet 94. Tetningsele-metet 94 har lignende sammenstillinger over og under, som vist i fig. 1 b og 1c. I en alternativ og foretrukket konstruksjon av en utpressingshindrende sammenstilling eller enhet vist i fig. 10-13, er sammenstillingen av ringer 96, 98 og 100 erstat-tet av et antall overlappende, avfasede ringer så som 102 og 104, vist i fig. 12. Disse ringer 102 og 104 er slisset radialt, ved et antall innbyrdes atskilte slisser 106 som også er vist i fig. 10. På den andre siden av hver av ringene og i avstand mellom slissene 106 er det fliker 108, som også best fremgår av fig. 10 og 11. Det fremgår at flikene 108 hos en ring strekker seg inn i slissene 106 hos den tilstø-tende ringen, slik at slissene er forskjøvet i innkjøringsposisjonen vist på venstre side av fig. 12. Flikenes 108 utstrekning i slissene 106 hindrer relativ rotasjon mellom ringene så som 102 og 104. Som vist på høyre side av fig. 12, er slissene 106, når de utsettes for aksial sammentrykking, spredt fra hverandre når de avfasede ringer beveges mot en utflatet posisjon slik at hver av ringenes utvendige diameter vokser inntil den kommer i anlegg mot rørstrengen eller foringsrøret 110. Den samme virkning er vist i et sideriss i fig. 13. To elle flere ringer, så som 102 og 104, kan brukes uten å avvike fra oppfinnelsestanken. Ringenes 102 og 104 virkemåte er helt forskjellig fra sammenstillingen av ringene 96, 98 og 100 som beskrevet og vist i fig. 7, 8 og 9.1 konstruksjonen som anvender ringene 96, 98 og 100, kreves en større grad av aksial bevegelse for å åpne de langsgående splitter i ringene 98 og 100 tilstrekkelig langt til å treffe rørstrengen eller foringsrøret 110. På den annen side vil bruk av to eller flere av de slissede ringer, så som 102 eller 104, tillate slike ringer å kontakte rørstrengen eller foringsrøret 110 med meget mindre aksial relativ bevegelse under setteprosessen. Dette skjer fordi ringene 102 og 104 faktisk blir bøyd mot en utflatet posisjon på grunn av relativ aksial bevegelse med en vinkelbøyning som åpner opp slissene 106, som vist i fig. 12 og 13 i det høyre partiet. Når således bøyningen i ringene 102 og 104 skjer rundt midten av ringene og ned mot et plan som er vinkelrett på disse ringenes senter-linje, i motsetning til ringene 98 og 100 som må spres radialt til kontakt med fo-ringsrøret eller rørstrengen 110.1 mange situasjoner med tilgjengelige kjøreverk-tøy eller setteverktøy 10, er graden av relativ aksial bevegelse begrenset, slik at det skapes en betydelig fordel for det utpressingshindrende støttesystem som er vist ved bruk av de radialt slissede ringene så som 102 og 104. Referring now to fig. 1b and c, a sealing element 94 is shown which is held in place by means of an extrusion-preventing unit comprising a chamfered sealing element holder ring 96 which is better shown in fig. 7. It is a complete ring and it preferably has no longitudinal splitting. Behind the retaining ring 96, which is preferably made of a phenolic composite material called Resinoid 1382, a sealing ring 98 is arranged, as shown in fig. 8. This ring is split in the longitudinal direction and is shaped so that it occupies the cone ring 100 in a matching manner, as shown in fig. 9. The packing ring 98 and cone ring 100 are preferably made of Amodel 1001 HS, a quality thermoplastic material. The longitudinal splits in the sealing ring 98 and the cone ring 100 are mutually offset. Under relative compression in the longitudinal direction, e.g. thus, when the setting tool is activated, the spacer 14 will be moved closer to the shoulder 38. This longitudinal compression radially expands the packing ring 98 and the cone ring 100 so that they can reach the casing and protect against extrusion of the element 94. The sealing member 94 has similar assemblies above and below, as shown in fig. 1b and 1c. In an alternative and preferred construction of an anti-extortion assembly or unit shown in fig. 10-13, the assembly of rings 96, 98 and 100 is replaced by a number of overlapping, chamfered rings such as 102 and 104, shown in Figs. 12. These rings 102 and 104 are slotted radially, by a number of mutually separated slots 106 which are also shown in fig. 10. On the other side of each of the rings and at a distance between the slits 106, there are tabs 108, which are also best seen in fig. 10 and 11. It appears that the tabs 108 of one ring extend into the slots 106 of the adjacent ring, so that the slots are displaced in the run-in position shown on the left side of fig. 12. The extent of the tabs 108 in the slots 106 prevents relative rotation between the rings such as 102 and 104. As shown on the right side of fig. 12, the slots 106, when subjected to axial compression, are spread apart as the chamfered rings are moved toward a flattened position so that each of the rings' outside diameter increases until it abuts the tubing string or casing 110. The same effect is shown in a side view in fig. 13. Two or more rings, such as 102 and 104, can be used without deviating from the idea of the invention. The operation of the rings 102 and 104 is completely different from the assembly of the rings 96, 98 and 100 as described and shown in fig. 7, 8 and 9.1 the construction using the rings 96, 98 and 100, a greater degree of axial movement is required to open the longitudinal slits in the rings 98 and 100 sufficiently far to strike the pipe string or casing 110. On the other hand, the use of two or more of the slotted rings, such as 102 or 104, allow such rings to contact the tubing string or casing 110 with much less axial relative movement during the setting process. This occurs because the rings 102 and 104 are actually bent to a flattened position due to relative axial movement with an angular bending that opens up the slots 106, as shown in FIG. 12 and 13 in the right part. Thus, when the bending in the rings 102 and 104 takes place around the middle of the rings and down towards a plane which is perpendicular to the center line of these rings, in contrast to the rings 98 and 100 which must be spread radially to contact the casing pipe or pipe string 110.1 many situations with available driving tools or setting tools 10, the degree of relative axial movement is limited, thus creating a significant advantage to the anti-squeeze support system shown by the use of the radially slotted rings such as 102 and 104.

Ifølge et annet trekk ved foreliggende oppfinnelse, har pluggen P et topp-og/eller bunnende-gripeelement som er vist i fig. 1c, f.eks., ved bunnen av pluggen P som tallet 112.1 en installasjon som omfatter flere pakninger eller plugger P, kan de være skjøvet mot hverandre og sammenlåst på grunn av de motsvarende, sammenpassede former som hindrer relativ rotasjon. Nok en plugg P som er blitt frigjort kan således falle og gripes av den nærmeste underliggende plugg P slik at det ikke kan opptre noen relativ rotasjon for å lette ytterligere fresing av pluggen P i bønnboringen. Gripe- eller rotasjonshindringselementet kan avsted-kommes på mange forskjellig måter, innbefattende motsvarende, hellende skråfla-ter eller andre typer av knast-arrangementer. According to another feature of the present invention, the plug P has a top and/or bottom gripping element which is shown in fig. 1c, for example, at the bottom of the plug P as the number 112.1 an installation comprising several gaskets or plugs P, they may be pushed against each other and interlocked due to the corresponding mating shapes that prevent relative rotation. Another plug P that has been freed can thus fall and be grabbed by the nearest underlying plug P so that no relative rotation can occur to facilitate further milling of the plug P in the pilot bore. The grip or rotation prevention element can be removed in many different ways, including counter-aligned, sloping inclined surfaces or other types of cam arrangements.

Fagmenn på området vil nå innse at det er flere fordeler med den ovenfor beskrevne pluggen P. Ett av trekkene er evnen til å gripe de gjenværende partier av setteverktøyet 10 nedenfor strekk-bruddet, slik at de kan gjenvinnes etter at pluggen P er satt. Ved aktivering av setteverktøyet 10, bringes stammen 16 opp i forhold til avstandsskiven 14 og låseringen 48 holder den satte posisjon mellom stammen 16 og hylsen 50. Låseringens 48 ytre skråflate 114 (se fig. 5) ligger an mot en motsvarende skråflate innvendig i hylsen 50, for ytterligere å medvirke til at sagtanngjengen 52 på ryggen 54 graver seg inn i stammens 16 glatte overflate 64. Låseanordningens virkemåte er således enkel og lar seg lett bore ut, idet den er laget av forholdsvis bløtt aluminiummateriale som kan samvirke med stammens 16 glatte overflate 64 for å fastholde pluggen P i satt tilstand. Samtidig medfører fjerningen av setteverktøyet 10 gjenvinning av de avskårne komponentdeler, slik at påfølgende utfresing av pluggen P blir gjort lettere på grunn av fraværet av holdbare metalldeler som er til overs etter setteoperasjonen. De alternative konstruksjoner som er påtenkt for elementets 94 utpressingsmotstand, tillater ekspan-sjon, slik at ringene 98 og 100 strekker seg helt ut mot foringsrøret eller rørstreng- en 110.1 den alternativt foretrukne utføringsform, ved bruk av avfasede ringer med radiale slisser 106, oppnås trekket med full boringsbeskyttelse mot utpressing med meget mindre relativ bevegelse i lengderetningen enn det tar å sette ringene 98 og 100 mot rørstrengen eller foringsrøret 110. Those skilled in the art will now realize that there are several advantages to the above-described plug P. One of the features is the ability to grip the remaining portions of the setting tool 10 below the tensile break, so that they can be recovered after the plug P is set. When the setting tool 10 is activated, the stem 16 is brought up in relation to the spacer disc 14 and the locking ring 48 holds the set position between the stem 16 and the sleeve 50. The outer inclined surface 114 of the locking ring 48 (see fig. 5) rests against a corresponding inclined surface inside the sleeve 50 , to further contribute to the sawtooth thread 52 on the back 54 digging into the smooth surface 64 of the stem 16. The locking device's operation is thus simple and can be easily drilled out, as it is made of relatively soft aluminum material which can interact with the smooth surface of the stem 16 64 to maintain the plug P in the set state. At the same time, the removal of the setting tool 10 entails recycling of the cut component parts, so that subsequent milling of the plug P is made easier due to the absence of durable metal parts that are left over after the setting operation. The alternative constructions envisaged for the extrusion resistance of the element 94 allow expansion, so that the rings 98 and 100 extend all the way towards the casing or the pipe string 110.1 the alternatively preferred embodiment, by using chamfered rings with radial slots 106, the draft is achieved with full bore protection against extrusion with much less relative movement in the longitudinal direction than it takes to set the rings 98 and 100 against the pipe string or the casing 110.

Samvirkningen mellom de enkelte kiler 20 og konusens 28 plane overflate 26, tillater f.eks. større fleksibilitet ved fremstilling av kile-støpestykket 18 og større allsidighet når det gjelder de størrelsesområder ettersom kilene 20 kan dekke en større forlengelse på grunn av kilenes 20 plane overflates 24 samvirkning med flaten 26 på konusen så som 28. Konstruksjonen må ses i motsetning til konuser i kjente konstruksjoner der konusenes plane segmenter kommer til en spiss mens de plane segmenter 26 i f.eks. konusen 28 er renskåret til enden, hvilket sikrer en jevnere kontakt med hver av kilene 20 og rørstrengen eller foringsrøret 110. Av-hengig av omgivelsene i borehullet, kan kile-støpestykket 18 lages av Fiberite FM 8130 eller 5083, eller E7302 Resinoid 1382X. Endelig gjør gripeelementet, i en fler-installasjon, det mulig å dra fordel av den omstendighet at de nederste plugger P fremdeles er fiksert for å lette fresingen av disse ovenforliggende plugger P på grunn av pluggens P evne til å forbinde seg med en tilstøtende plugg på en måte som hindrer relativ rotasjon. The interaction between the individual wedges 20 and the flat surface 26 of the cone 28 allows, e.g. greater flexibility in the manufacture of the wedge casting 18 and greater versatility in terms of the size ranges as the wedges 20 can cover a greater extension due to the interaction of the flat surface 24 of the wedges 20 with the surface 26 of the cone such as 28. The construction must be seen in contrast to cones in known constructions where the plane segments of the cones come to a point, while the plane segments 26 in e.g. the cone 28 is clean cut to the end, which ensures a smoother contact with each of the wedges 20 and the pipe string or casing 110. Depending on the environment in the borehole, the wedge casting 18 can be made of Fiberite FM 8130 or 5083, or E7302 Resinoid 1382X. Finally, the gripping element, in a multi-installation, makes it possible to take advantage of the fact that the bottom plugs P are still fixed to facilitate the milling of these overlying plugs P due to the ability of the plug P to connect with an adjacent plug on a way that prevents relative rotation.

Ovenstående avsløring og beskrivelse av oppfinnelsen illustrerer og forkla-rer den, forskjellige endringer i størrelse, form og materialer, så vel som i detaljer ved den viste konstruksjon, kan utføres uten å avvike fra oppfinnelsestanken. The above disclosure and description of the invention illustrates and explains it, various changes in size, shape and materials, as well as in details of the construction shown, can be made without deviating from the inventive idea.

Claims

1. A non-recyclable packing or bridge plug (P) of substantially non-metallic material for a downhole pipe member, comprising in combination: a non-metallic stem (16) having an outer surface; a sealing member (94); at least one wedge (20) which is movable on at least one cone (28, 40) between a retracted and a set position; characterized in that the non-recyclable gasket or bridge plug (P) further comprises: a locking part (48) arranged to maintain the wedge (20) in the set position with the sealing element (94) compressed against the pipe part; in that the locking part (48) comprises a gripping surface (56) which is displaced relative to the stem (16) in a first direction when the wedge (20) is set and the element (94) is compressed, and then penetrates into the outer surface of the stem (16) to retain the wedge (20) in a set position and the element (94) in a compressed position.

2. Gasket according to claim 1, where the stem (16) comprises a smooth outer surface (64) close to the locking part (48).

3. Gasket according to claim 2, where the locking part (48) comprises an annular shape with an internal serration (52) arranged to penetrate the smooth surface (64).

4. Gasket according to claim 3, where the serration ring (52) comprises a thread of the sawtooth type.

5. Gasket according to claim 4, where the annular shape is split in the longitudinal direction and dimensioned so that it initially fits over the smooth surface (64) with a residual stress that the annular shape presses on the stem (16).

6. Gasket according to claim 4, where the thread (52) has a pitch of at least 8 threads per inch (1 inch = 25.4 mm).

7. Gasket according to claim 4, where: the thread (52) defines at least one rig (54) which is delimited by a surface (56) which is mainly perpendicular to the longitudinal axis of the ring and a surface (62) which is inclined in relation to the longitudinal axis, as the rig (54) penetrates into the stem (16) to interlock the wedge (20) and the element (94).

8. Gasket according to claim 7, where: the perpendicular surface (54) which defines the height of the rig is less than approx. 0.5 mm.

9. Gasket according to claim 3, where: the annular shape has an external inclined surface (114) which comes into contact with an internal inclined surface on a surrounding sleeve (50) to wedge the serration ring (52) in the stem (16).